Fahrrad, insbesondere mit Elektromotor

Abstract

 Die Erfindung beinhaltet ein Fahrrad mit einem Antrieb durch Pedal und einen Elektromotor, wobei der Elektroantrieb und der Pedalantrieb gemeinsam, aber voneinander trennbar auf die Hinterradnabe einwirken und beiden Antriebssystemen Freiläufe zugeordnet sind. Vorhanden ist eine Regeleinrichtung, die die Motorleistung des zuschaltbaren Elektromotors in Relation zu der vom Fahrer über den Pedalantrieb aufgebrachten Antriebsleistung regelt.
Pedalantrieb (12, 13) und Elektromotorantrieb (15) wirken auf eine gemeinsame Antriebskette (45). Der Elektromotor (15) ist in einem Rohr (100) angeordnet, das die beiden Gabelrohre (27) des Hinterrades (44) verbindet. Die Federung (214) des Vorderrades ist im Lenkkopfrohr (201) angeordnet. Am Umfang der Felge (300) eines Rades sind in gleichmäßigem Abstand Magnete (301) angeordnet und an der den Magneten gegenüberliegenden Seite der Gabel des Rades ist eine Spule (303) oder sind mehrere Spulen vorhanden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Fahrrad, insbesondere mit einem Antrieb durch einen Elektromotor.

[0002] Bekannte Fahrräder mit Elektromotoren haben eine große Batterie auf dem Gepäckständer. Der Elektromotor treibt-über ein Reibrad den Reifen an, so daß der Antrieb über den Elektromotor und der Pedalantrieb vollkommen getrennt sind. Auch ist das Ein- und Ausschalten des Elektroantriebes schwierig.

[0003] Da Fahrräder mit einem Zusatzantrieb durch einen Elektromotor gewichtsmäßig leicht sein müssen und daher die Batterien als Speicher der elektrischen Energie mit einem leichten Gewicht, großer Leistungsdichte oder geringer Anzahl vorliegen müssen, ist es selbst mit modernsten Technologien, Systemen und Geräten schwierig, das Problem der Wirtschaftlichkeit durch spezifische Leistungen zufriedenstellend zu lösen. Daher kommt außer bestmöglicher Wirkungsrade der einzelnen Aggregate der Regelung des Elektroantriebs eine große Bedeutung zu.

[0004] Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Fahrrad zu schaffen, das bei geringem Gewicht und hoher Fahrsicherheit sich durch großen Fahrkomfort auszeichnet und bei dem in jeder Fahrsituation mit einfachen Mitteln ein elektrischer Antrieb zuschaltbar ist, der alleine oder in Verbindung mit dem Pedalantrieb das Fahrrad antreibt. Auch soll der Fahrer jederzeit den Kraftanteil bestimmen können, den er selbst über den Pedalantrieb oder der Motor bringen soll. Schließlich soll mit einfachen Mitteln die Geschwindigkeit erfaßt und bei einer Bergabfahrt das Aufladen der Batterien erfolgen.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Fahrrad mit einem Antrieb durch einen Elektromotor erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Elektroantrieb und der Pedalantrieb gemeinsam, aber von einander trennbar auf die Hinterradnabe einwirken und dem Pedalantrieb ein Freilauf zugeordnet und dem Elektroantrieb ein Freilauf zugeordnet ist.

[0006] Durch diesen Vorschlag wird erreicht, daß der Pedalantrieb einzeln und auch der Elektroantrieb einzeln wirken können, aber auch einander zuschaltbar sind, so daß zusätzlich zu dem Pedalantrieb der Elektroantrieb wirksam ist.

[0007] In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird eine Regeleinrichtung vorgeschlagen, die die Motorleistung des zuschaltbaren Elektromotors in Relation zu der vom Fahrer über den Pedalantrieb aufgebrachten Antriebsleistung regelt.

[0008] Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das Elektrofahrrad in Seitenansicht,

Figur 2 den Antrieb des Hinterrades durch Pedal und/oder Elektromotor in Draufsicht,

Figur 3 die Kupplung zwischen dem vom Motor angetriebenen Kettenrad an der Hinterradnabe und dem Hinterrad nach Figur 2 in Seitenansicht,

Figur 4 einen Teilausschnitt des Fahrrades mit dem Antrieb über nur eine einzige Antriebskette in Seitenansicht,

Figur 5 die Antriebe des Fahrrades nach Figur 1 mit zwei Ketten,

Figur 6 den Kettenspanner mit Potentiometer in perspektivischer Darstellung,

Figur 7 einen Drehgriff zur Regulierung des prozentualen Anteils von Antriebsleistung durch Pedalkraft im Verhältnis zur Motorkraft,

Figur 8 in einem vertikalen Schnitt eine weitere Meßeinrichtung zur Messung der Pedalkraft,

Figur 9 die Anordnung nach Figur 8 im horizontalen Schnitt entsprechend der Linie IX-IX in der Ansicht von oben,

Figur 10 einen Teilausschnitt eines Kettenblattes des Pedalantriebes in Seitenansicht,

Figur 11 einen vertikalen Schnitt durch Figur 10 entsprechend der dortigen Linie XI-XI,

Figur 12 den oberen Abschnitt von Figur 11,

Figur 13 ein Fahrrad in Seitenansicht mit Federung des Hinterrades,

Figur 14 die Federung des Hinterrades zwischen Hintergabelrohr und Sitzrohr in Seitenansicht,

Figur 15 die Befestigungsfläche für den auswechselbaren Gummiblock nach Figur 14 in der Ansicht von oben,

Figur 16 ein Fahrrad in Seitenansicht mit Federung des Vorderrades,

Figur 17 die Federung des Vorderrades im Lenkkopfrohr in Seitenansicht,

Figur 18 die Federung nach Figur 6 in einem vertikalen Schnitt entsprechend der Linie XVII-XVII nach Figur 17,

Figur 19 ein Fahrrad in Seitenansicht mit Generator.

[0009] Nach Figur 1 hat das Fahrrad 10 einen Pedalantrieb 11 mit dem Kettenblatt 12 und der Kette 13, die das Kettenrad an der Hinterradnabe 14 antreibt, wie das im einzelnen noch zu Figur 2 beschrieben werden wird. Mit 15 ist ein Elektromotor dargestellt, der über ein Getriebe das Kettenrad 16 antreibt, das über die Kette 17 das Kettenrad 18 an der Hinterradnabe 14 antreibt.

[0010] Figur 2 zeigt in Oberansicht das Tretlagergehäuse 19 mit den Tretkurbeln 20 und 21 mit Pedal 22. Mit 12 ist das Kettenblatt bezeichnet, in dem der Freilauf des Pedalantriebes vorhanden ist. Von dem Kettenblatt geht die Kette 13 aus, die ein Kettenrad 24 an der Hinterradnabe antreibt. Es ist noch ein weiteres kleines Kettenrad 25 vorhanden, wobei das Umschalten der Kette 23 von einem Kettenrad 24 auf das andere Kettenrad 25 oder umgekehrt in bekannter Weise erfolgt.

[0011] Die beiden Hintergabelrohre 26 und 27 sind im nahen Bereich des Tretlagergehäuses 19 miteinander verbunden durch eine Traverse 28, die nach dem Ausführungsbeispiel in Gestalt eines Rohres ausgebildet ist und durch Schweißungen 29 die Hintergabelrohre verbindet. In diesem Rohr ist der Elektromotor 15 angeordnet, der ein nach außen aus dem Gabelrohr 26 vorstehendes Zahnrad 30 hat, das mit einem Zahnrad 31 kämmt, das in einem Lager 32 am Gabelrohr 26 gelagert ist. Der Elektromotor als Gleichstromkurzschlußläufer hat vorzugsweise eine Nennleistung von 300 Watt bei 24 Volt und 4500 Umdrehungen pro Minute. Seine Drehzahl ist stufenlos veränderlich. Er wird gesteuert über einen Spannungsschalter und elektronischen Leistungsregler.

[0012] Das Stirnrad 30 des Elektromotors und Stirnrad 31 sind in einem Untersetzungsverhältnis von 1:6 bis 1:7 vorhanden. An dem Stirnrad 31 ist das Kettenrad 16 vorhanden, das die Antriebskette 17 antreibt. Diese ist um das Kettenrad 33 geführt, das an dem Antreiber des Antriebes in der Nabe befestigt ist. An dem Kettenrad bzw. Zahnkranz 33 ist eine Riemenscheibenhälfte 34 vorhanden. Zahnkranz 33 und Scheibenhälfte 34 sind vorzugsweise einstückig. Vorhanden ist eine weitere Riemenscheibenhälfte 35. Zwischen beiden Riemenscheiben ist ein Keilriemen 36 vorhanden, der im gespannten Zustand die beiden Scheiben 34 und 35 miteinander kraftschlüssig verbindet. Dies geht im einzelnen aus Figur 3 hervor. Sie zeigt in Seitenansicht die Scheibe 35 und eine oberhalb der beiden Scheiben 34 und 35 angeordnete Umlenkrolle 37, die an einer Gabel 38 gelagert ist. Der Hebel 38 ist über einen Zapfen 39 schwenkbar gelagert an einem Ansatz 40 an der Gabel 26. Der Hebel 38 ist mit einer Querfläche 41 versehen, damit in Verbindung mit einer Verstellschraube 42 und einem Seilzug 43 die Rolle 37 von den Scheiben 34 und 35 entfernt und somit der Keilriemen 36 gespannt wird und damit die beiden Scheiben verbindet. Dadurch kann, weil nunmehr das Hinterrad 44 über diese Scheibenkupplung in Verbindung mit dem Keilriemen und dem Kettenrad 33 verbunden ist, z.B. bei einer Bergabfahrt über die Kette 17 und das vorerwähnte Getriebe 30 und 31 der Elektromotor 15 Strom erzeugen und die Batterien aufladen. An dem Hebel 38 ist eine nicht dargestellte Rückzugfeder vorhanden, so daß sich die Rolle 37 den Scheiben nähert und damit der Keilriemen 36 locker wird und seine runde Form annimmt. Dadurch werden die beiden Scheiben wieder getrennt. Der Freilauf des Elektromotors hat eine zugeordnete Sperre.

[0013] Figur 4 zeigt, daß dem Kettenrad 12 des Pedalantriebes und dem Antriebsritzel 16, das über ein weiteres Antriebsritzel 31 vom Antriebsritzel des Elektromotors 15 angetrieben wird, eine gemeinsame Kette 45 zugeordnet ist. In Fahrtrichtung hinter dem Antriebsritzel 16, das die Kette 45 antriebt, ist ein Kettenspanner 46 mit dem Ritzel 47 vorhanden, das durch den Druck der Feder 48 um die Achse 49 geschwenkt ist. Das Antriebsritzel 16 ist mit einem Freilauf versehen. Ebenfalls ist das Kettenblatt 12 mit einem Freilauf versehen, der später noch beschrieben wird.

[0014] Figur 5 zeigt im Prinzip die in Figur 2 dargestellte Lösung mit zwei Ketten 13 und 17 in Seitenansicht. Vorhanden ist der Kettenwerfer 50, der in bekannter Weise die Kette 17 auf das Zahnrad 24 oder 26 umwerfen kann. Es sei bemerkt, daß auch die für den Elektroantrieb und Pedalantrieb vorhandene gemeinsame Kette 45 an der Hinterradnabe mit einem solchen Kettenwerfer 50 versehen sein kann, damit dort mit bekannten Mitteln ein Umwerfen auf Kettenräder 24, 25 verschiedenen Durchmessers erfolgen kann. Beide haben einen gemeinsamen Freilauf. Das Zahnrad 33, das über die Kette 17 ausgehend vom Elektromotor 15 angetrieben wird, ist mit einem damit integrierten Freilauf versehen, so daß in der Hinterradnabe zwei Freiläufe vorhanden sind.

[0015] Mit 51 ist das Ritzel des Kettenspanners bezeichnet, das die Kette 13 von unten erfaßt und somit die Kette in der Weise spannt, daß diese vom Tangentialpunkt des Kettenrades 12 zum Tangentialpunkt des Kettenrades 24 oder 25 nicht geradlinig, sondern durch das Ritzel des Kettenspanners verursacht, mit einem leichten Knick verläuft.

[0016] Die Einzelheiten des Kettenspanners ergeben sich aus Figur 6. Das vorerwähnte Ritzel 51 ist an einer Achse an dem Hebel 52 drehbar gelagert, der etwa auf seiner halben Länge abgekröpft ist. Dieser Hebel 52 ist gelagert an einer Welle 53, die abgeflacht ist, damit über eine dem Querschnitt der abgeflachten Welle 52 angepaßte Ausnehmung im Hebel 52 der Drehwinkel des Kettenspannerhebels auf die Welle 53 übertragen wird. Diese Welle 53 ist an den Halteflächen 54 befestigt über eine Befestigungsschraube 55. Das Halteblech 54 ist an der Hinterradschwinge 26 über Schrauben 56 befestigt.

[0017] Die Spannung des Kettenspanners, d.h. die Kraft, mit der er von unten an die vom Pedalantrieb ausgehende Kette 13 angreift, wird eingestellt durch eine Wickelfeder 57, die mit ihrem vorderen freien Ende an einer am Hebel 52 vorhandenen Ausnehmung 58 angreift und mit dem anderen freien Ende in den Schlitz einer Schraube 59.

[0018] Die Federkraft dieser Wickelfeder ist einstellbar. In Ruhestellung des Fahrrades ergibt sich durch eine bereits geringe Federkraft eine Stellung des Ritzels, die mit 51" angegeben ist. Die Kette ist somit stark abgeknickt. Sofern die Wickelfeder stärker eingestellt ist, dann ist die gleiche Stellung des Ritzels und entsprechend eine starke Abknickung der Kette vorhanden. Es ergeben sich jedoch durch unterschiedlich starke Einstellung der Wickelfeder Unterschiede beim Fahren. Sofern eine starke Pedalkraft oder mit anderen Worten ein starkes Drehmoment und ein entsprechend starker Zug auf die Kette ausgeübt wird, dann wird das Ritzel abhängig von der ausgeübten Kraft nach unten gedrückt, so daß es bei starker Kraft die Stellung 51 hat. Entsprechend wird auch das Potentiometer 60 um einen größeren Winkelbetrag gedreht, so daß abhängig vom Maß dieser Drehung, übertragen durch die elektrischen Leitungen 61 und 61', eine stärkere Antriebsleistung durch den Elektromotor erfolgt. Ist jedoch die Feder nicht so stark vorgespannt - ein schwächerer Fahrer will eine nicht so starke Vorspannung - dann wird bereits bei geringerer Kraftaufwendung die Kette und damit auch das Kettenritzel in die in Figur 5 mit 51 bezeichnete Stellung gelangen, so daß ebenfalls der Elektro_- motor proportional zur Antriebsleistung über das Pedal betätigt wird.

[0019] Da bei einer Umdrehung des Pedalrades 12 abhängig von der Stellung der Pedale, die in ihrer Stellung vertikal übereinander.durch die Füße des Fahrers nur eine geringe Kraftübertragung, in ihrer Stellung nebeneinander in horizontaler Ebene jedoch eine maximale Kraftübertragung ergeben, unterschiedliche Kräfte ausgeübt werden, die auch zu einer jeweils unterschiedlichen Spannung und somit Schwingungen im Obertrum der Kette 13 führen, wird vorgeschlagen, diese Unterschiede durch ein elektronisches Zeitglied auszugleichen und somit ein Mittelwert für die Regelung des Potentiometers zu erhalten. Da dieses Potentiometer die Leistung des Elektromotors steuert, würde dies bei jeder Umdrehung des Kettenrades, wenn auch in geringem Maße zu einer unterschiedlichen Drehzahl oder Leistung des Elektromotors führen.

[0020] Figur 7 zeigt am Lenker einen Drehgriff 62, über den der Fahrer über einen weiteren Potentiometer das prozentuale Verhältnis einstellen kann, mit dem über Pedalkraft und/oder Elektromotor die Fahrleistung erbracht werden soll, und zwar unabhängig davon, ob jeweils eine geringe oder größere Antriebskraft notwendig ist. Der Drehgriff betätigt einen Potentiometer, der über eine Impulssteuerung die Leistung des Elektromotors regelt. Vorhanden ist eine Skala 63 mit einer Einteilung 0 bis 100 Prozent in Verbindung mit einem am Drehgriff angeordneten Zeiger 64. Durch den Drehgriff wählt der Fahrer das prozentuale Verhältnis der von ihm oder dem Elektromotor zu erbringenden Leistung. Nach der Darstellung wird an der Gesamtantriebsleistung durch den Elektromotor ein prozentualer Anteil von 60 Prozent erbracht, während durch den Fahrer über das Pedal nur eine verbleibende Leistung von 40 Prozent erbracht wird. Sofern der Fahrer den Drehgriff so dreht, daß der Zeiger an der Skala 63 die Zahl Null anzeigt, dann bedeutet dies, daß die Antriebsleistung ausschließlich durch Pedalkraft erbracht wird.

[0021] Es sei bemerkt, daß die Einstellvorrichtung zur Bestimmung der prozentualen Antriebsleistung über Pedalkraft und/oder Elektromotor aus anderen Verstelleinrichtungen bestehen kann.

[0022] Figur 8 zeigt im vertikalen Schnitt die Anordnung einer Meßeinrichtung durch ein verformbares Element, beispielsweise Gummi, zur Messung der Pedalkraft. Dazu ist das Tretlager 19 für das Kettenrad 12 aus einem äußeren Tretlagerrohr 65 und einem inneren Tretlagerrohr 66 gebildet. Innerhalb des Tretlagerrohres 66 ist somit das Lager des Kettenrades 12 mit der Drehachse 67 vorhanden. Zwischen den beiden Rohren 65 und 66 ist an dem Rand, der dem Kettenrand gegenüberliegt, ein verformbares, aus Gummi bestehendes Element 68 vorhanden, das in einer entsprechenden Vertiefung von Außenrohr 65 und Innenrohr 66 in Verbindung mit einem Sicherungsring 69 gehalten ist. Dieses

[0023] Element ist abgedeckt durch ein Blech 70. An dem gegenüberliegenden Ende der Rohre 65 und 66 ist ein nicht verformbarer, aus Metall bestehender Ring 71 an dem Außenrohr 65 angeschweißt und am Innenrohr 66 durch einen Sicherungsring 30 gehalten. In Fahrtrichtung sind in der vorderen Hälfte Abstandhalter vorhanden, . hier in Gestalt dreier Stifte 73, 73a, 73b, denen die Aufgabe zukommt, daß bei der Belastung des Gummielementes 68 während eines Drehvorganges dieser im vorderen Bereich keine Verformung erleidet, vielmehr die Kette auf den Ring 68 lediglich eine in angegebener Pfeilrichtung 74 wirkende Kraft ausüben kann mit der Maßgabe, daß der Innenring 66 in angegebener Pfeilrichtung 75 verschoben wird. Diese Verschiebung, die abhängig ist von dem Drehmoment oder der auf die Kette ausgeübten Kraft als Gegenkraft, wird auf den piezoelektrischen Druckaufnehmer 76 übertragen, der mit elektrischen Drähten 77, 77a versehen ist und den erhaltenen Wert an die Steuereinrichtung überträgt, die in der vorbeschriebenen Weise den Mittelwert ermittelt und an die Steuerung des Antriebs für den elektrischen Antriebsmotor abgibt in der Weise, daß, sofern der Fahrer über Pedalkraft eine starke Kraft ausübt, entsprechend auch der Elektromotor eine entsprechende starke Leistung bringen soll. übt der Fahrer keine Kraft aus, beispielsweise, weil das Fahrrad auf einer abschüssigen Straße fährt, dann übt entsprechend auch der Elektromotor keine Kraft aus. Es sei bemerkt, daß dies unabhängig davon geschieht, in welchem prozentualen Anteil entsprechend der Schilderung zum Drehgriff nach Figur 7 der Fahrer und/oder der Elektromotor an der Gesamtantriebsleistung beteiligt sein soll.

[0024] Figur 10 zeigt ein übliches Lagergehäuse 78, in das eine Drehlagerbuchse 79 eingeschraubt ist zur Lagerung des Tretlagers 80, an desssen nach außen vorstehenden Ende das insgesamt mit 12 bezeichnete Kettenrad befestigt ist. Dieses hat in bekannter Weise Speichen 81, 82, 83. Zur Bemessung der Pedalkraft ist ein aus Gummi bestehender Ring 84 vorhanden, der in Achsrichtung des Kettenkranzes ausgerichtete Stege 85, 86, 87 usw. hat, deren Anzahl und Abstand der Anzahl und dem Abstand der Speichen 81, 82, 83 usw. entspricht. Die Speichen sind unterteilt. Sie haben innere Abschnitte 88 und äußere Abschnitte 89, wobei die inneren Abschnitte Auflageflächen 90 haben, die in ihrer Merheit eine Umfangsfläche bilden und in Radialrichtung sowie Axialrichtung erstreckende Flächen 91 haben. Die äußeren Abschnitte 89 haben in Radial- und Axialrichtung sich erstreckende Flächen 92 und obere Anlageflächen 93, die ebenfalls in ihrer Mehrheit, den einzelnen Speichen zugeordnet, eine Umfangsfläche bilden. Die vorgenannten Flächen der Stege umgreifen jeweils einen Steg 85. An dem Ring 84 ist eine erste Permanent-Magnetscheibe 94 befestigt, der gegenüberliegt eine zweite Permanent-Magnetscheibe 95, die am Tretlagergehäuse 78 ortsfest angeordnet ist. Dieser ist ein Meßaufnehmer 96 zur Messung einer elektromagnetischen Feldgröße, hier vorteilhaft in Gestalt eines Hall-Sonden-Magnetometers, zugeordnet. Sofern in angegebener Drehrichtung 97 die Flächen oder dergleichen Körper 91 der Speichen 81, 82 und 83 usw. auf die jeweils zugeordneten Stege 85, 86 und 87 des gummielastischen Körpers 84 einen Druck ausüben, dann tritt eine Verformung der Gummistege auf, die aus Figur 12 hervorgeht mit der Maßgabe, daß die Permanent-Magnetscheibe 94 sich der gegenüberliegenden Permanent-Magnetscheibe 95 nähert. Die dadurch erfolgende Veränderung der magnetischen Stärke wird dann gemessen und als Maß für die ausgeübte Pedalkraft oder das vorhandene Drehmoment zur Steuerung der Antriebsleistung des Elektromotors verwendet.

[0025] Die Speichen sind unterteilt. Mit 98 ist der Freulauf im Kettenblatt 12 dargestellt.

[0026] Figur 1 zeigt, daß der Raum zwischen unterem Rahmenrohr 99 und oberen Rahmenrohr 99a mit einer Verkleidung 99c versehen ist und in dieser Verkleidung die Batterien für den Antrieb des Elektromotors angeordnet sind. Damit liegen die Batterien auch in einem in Bezug auf den Schwerpunkt günstigen zentrischen Bereich des Fahrrades. Im übrigen sind die Batterien, die vorzugsweise einzeln zwei Volt haben, es sind vorzugsweise 12 Batterien für 24 Volt geschaltet, aufladbar, z.B. durch Strom von 220 Volt. Das Ladegerät kann ebenfalls und ist vorteilhaft in dem Raum zwischen unterem und oberem Rahmenrohr im Bereich der Batterien vorhanden.

[0027] Figur 13 zeigt, daß an dem Querrohr 100, das auch den Elektromotor aufnimmt, eine Federung vorhanden ist. Dazu sind nach den Figuren 14 und 15 zwei in einem seitlichen Abstand zueinander befindliche Bleche 101 und 102 vorhanden, die mit einer Ringscheibe 103 versehen sind, die einen umgebördelten Rand 104 hat.

[0028] In gleicher Weise sind an dem Sitzrohr 106 zwei Bleche 107 angeschweißt, die ebenfalls vorne eine Ringscheibe haben, die in gleicher Weise wie die Ringscheibe ausgebildet ist. Die Ringscheiben haben jeweils eine außermittige Uffnung 108 größeren Durchmessers und eine zentrische öffnung 109 kleineren Durchmessers zur Aufnahme eines Gummiblockes 110, der an beiden Enden jeweils einen Kopf 111 mit einem Hals 112 hat. Dieser Gummiblock 110 zylindrischer Ausbildung ist bei vorzugsweise gleicher Länge in verschiedenen Shore-Härten vorhanden, damit abhängig von dem Gewicht des Fahrers oder sonstigen Bedingungen ohne Werkzeug eine Auswechslung und somit eine andere Federungscharakteristik erhalten werden kann.

[0029] Figur 16 zeigt ein Fahrrad, dessen Federung des Vorderrades im Lenkkopf 200 angeordnet ist. Nach Figur 17 hat das Lenkkopfrohr 201 an seinen beiden Enden Lagerschalen 202 zur Aufnahme von Kugeln 203 zur Lenkung des Vorrades. Innerhalb des Lenkkopfrohres ist ein Führungsrohr 204 vorhanden, das im unteren Bereich an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Ausprägungen nach außen gebildete rinnenförmige vertikal gerichtete Nuten 205 und 206 zur Aufnahme von Kugeln 207, 207a und ₂₀₈, 208a hat. In seinem oberen Bereich sind in gleicher Weise ausgebildete durch Ausprägungen erhaltene Nuten 205a, 206 zur Aufnahme von Kugeln 200, 209a vorhanden. Dieses ebenfalls aus Figur 8 ersichtliche Führungsrohr 204 besteht aus zwei Teilen bzw. Schalen und ist in Längsrichtung geteilt. Diese Teilung ist angedeutet durch die Trennlinien 210 und 210a. Diese Teilung läuft quer zu den durch Ausprägungen erhaltenen Nuten 205 und 206. Dies ist notwendig, um die Kugeln anordnen zu können. Innerhalb des Führungsrohres 204 ist das Gabelrohr 211 vorhanden, das nicht zweigeteilt ist. Es hat in seinem unteren Bereich durch Ausprägungen nach innen gerichtete Nuten 213 und 213e für die vorerwähnten Kugeln 207 sowie in seinem oberen Bereich in gleicher Weise erhaltene Kugelführungsnuten.

[0030] Innerhalb des Gabelrohres 204 ist eine Feder 214 in Gestalt einer Schraubenlinienfeder angeordnet, die oben an einem Anschlag 215 anschlägt und am unteren Ende an einer Anschlagfläche im Gabelkopf.

[0031] Figur 17 zeigt die Stellung nach unten, d.h. abgesenktem Gabelrohr. Beim Durchfedern wandert das Gabelrohr nach oben, wobei der Hubweg doppelt so lang ist wie eine Nut, beispielsweise 205, weil sich die Nuten als Führungen der Kugeln von Gabelrohr und Führungsrohr addieren.

[0032] In den Nuten des Führungsrohres 204 sind durch Zwischenschaltung von Gummi oder dergleichen gummielastischen Werkstoff 216 als gesonderte Rinnenstücke 217 ausgebildete Führungsnuten für mehrere übereinander angeordnete Kugeln angeordnet. Die Anordnung der Rinnenstücke 217 am Führungsrohr 204 unter Zwischenschaltung von Gummi oder Silentgummi angebracht, hier vorzugsweise anvulkanisiert, hat den Vorteil, daß eine beträchtliche Materialschonung der Kugeln und Laufbahnen stattfindet, weil keine harten Schwingungen übertragen werden. Durch die Bestimmung der Dicke und Shore-Härte des Silentgummis 216 sind auch die Eigenschaften der Federung veränderbar. Ein weiterer wesentlicher Gesichtspunkt ist, daß nunmehr in der Serienfertigung nicht mit so ganz genauen Toleranzen hergestellt werden muß, weil der Silentgummi eine gleichmäßige Anlage der Kugeln an den zugeordneten Laufflächen in den Führungsnuten gibt. Der Silentgummi gibt somit den Toleranzausgleich. Er führt zu einer geringen Vorspannung und damit guter Anlage der Kugeln an deren Laufflächen in den Nuten. Auch können die Kugeln nicht so sehr wegrutschen. Die Anordnung des Silentgummis hat auch den Vorteil, daß keine Laufbahn und Fahrbahngeräusche übertragen werden.

[0033] Nach Figur 19 wird eine Stromerzeugungsanlage vorgeschlagen. An der Felge 300 des Vorderrades sind in gleichmäßigen Abständen Magnete 301a, 301b, 301c vorhanden, die in Verbindung mit einer an der Vorderradgabel 302 vorhandenen Spule oder mehreren Spulen elektrischen Strom erzeugen. Diese Stromerzeugung durch Impulsgabe kann erfolgen für die Fahrradleuchte 304 und das Rücklicht 305. Der somit reibungsfrei arbeitende Tachogenerator kann, da abhängig von der Umfangsgeschwindigkeit und der Anzahl der Magnete Impulse gegeben werden, auch zur sonstigen Registrierung verwendet werden, so beispielsweise - zur Ermittlung der Geschwindigkeit und der Wegstrecke. Die erzeugten Stromimpulse pro Zeiteinheit können aber auch in Verbindung mit elektronischen Schaltelementen dazu verwendet werden, eine bestimmte Geschwindigkeit einzuhalten in der Weise, daß, sofern der Benutzer über den Pedalantrieb die Geschwindigkeit nicht erreicht, automatisch der Elektroantrieb 306 zugeschaltet wird. Auch kann die Impulsgabe dazu führen, daß der Elektromotor ausgeschaltet oder bei Bergfahrt und überschreiten einer gewissen Geschwindigkeit über eine Kupplung der Elektromotor Strom erzeugt und die Batterien speist, die im Bereich zwischen unterem Rahmenrohr 307 und oberem Rahmenrohr 308 angeordnet sind. Dieser Aufnahmeraum der Batterien ist mit einer Bekleidung 309 versehen. Der Stromerzeuger aus Magneten 301 und Spulen 303 ist frei von mechanischer Reibung. Sofern durch einen Schalter ein Stromverbraucher eingeschaltet wird, ist sie wirksam.

[0034] Der neue Generator aus Magneten und Spulen ist besonders geeignet für die Maßgabe, daß durch eine Fahrgeschwindigkeitsabtastung, insbesondere durch eine elektronische Impulsabtastung, der Motor erst bei Erreichen einer Mindestgeschwindigkeit des Fahrrades, vorzugsweise ca. einen Meter pro Sekunde eingeschaltet wird. Dadurch soll vermieden werden, daß der Elektroantrieb zum Anfahren benutzt wird, weil für das Anfahren die meiste Energie benötigt wird. Diese soll aber weitgehend gespart werden, um den Aktionsradius zu erhöhen.

Ansprüche

1. Fahrrad mit einem Antrieb durch ein Pedal und einem Elektromotor, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektroantrieb (15) und der Pedalantrieb (12, 13) gemeinsam, aber voneinander trennbar auf die Hinterradnabe (14) einwirken und dem Pedalantrieb ein Freilauf (98) zugeordnet und dem Elektroantrieb (15) ein Freilauf (16) zugeordnet ist.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kettenrad 12 des Pedalantriebes mit einem Freilauf (98) versehen ist und das Kettenrad (16) des Elektromotors (15) mit einem Freilauf versehen ist.

3. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß dem Kettenblatt 12 des Pedalantriebes und dem Antrieb des Elektromotors (15) jeweils ein Freilauf zugeordnet ist.

4. Fahrrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe des Hinterrades ein vielstufiges, mit vier bis fünf Stufen versehenes kompaktes Planetengetriebe vorhanden ist, auf welches der Pedalantrieb (12) und der Elektroantrieb (15) gleichzeitig oder auch getrennt einwirkbar sind.

5. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Freilauf (98) des Kettenblattes (12) des Pedalantriebes im Bereich zwischen dessen Speichen (81) vorhanden ist.

6. Fahrrad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem vom Elektromotor (15) angetriebenen Kettenrad der Hinterradnabe und dem Hinterrad (44) eine Kupplung in Gestalt zweier Riemenscheibenhälften (34, 35) vorhanden ist, wobei eine Scheibe 34 an dem Kettenrad (33) und die andere Scheibe (35) an dem Hinterrad befestigt ist und die Riemenscheiben durch einen angespannten Keilriemen (36) miteinander verbindbar sind.

7. Fahrrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kettenblatt (12) des Pedalantriebes und dem vom Elektromotor (15) angetriebenen Antriebsritzel (16) eine gemeinsame die Nabe des Hinterrades antreibende Antriebskette (45) vorhanden ist.

8. Fährrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß in Fahrtrichtung gesehen hinter dem Antriebsritzel (16) des Elektromotorantriebes an dem Untertrum der Kette (45) ein in Richtung von oben wirksamer Kettenspanner (46,47) angeordnet ist zur Erzeugung eines ausreichend bemessenen Umschlingungswinkels des Antriebsritzels (16) und die Drehrichtung des in die Kette eingreifenden, vom Elektromotor angetriebenen Antriebsritzels (16) umgekehrt ist zu der Drehrichtung des Kettenblattes (12) des Pedalantriebs.

9. Fahrrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hintergabelrohre (26, 27) als bauliche Einheit um die Achse des Tretlagergehäuses (19) schwenkbar gelagert sind und in einem Abstand zur Schwenklagerung die beiden Hintergabelrohre durch eine Quertraverse (28) miteinander verbunden sind, die den Elektromotor (15) trägt.

10. Fahrrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Quertraverse (28) als Rohr ausgebildet ist, das den Elektromotor (15) aufnimmt.

11. Fahrrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fahrgeschwindigkeitsabtastung, insbesondere durch eine elektronische Impulsabtastung mit der der Motor (15) erst bei Erreichen einer Mindestgeschwindigkeit des Fahrrades, vorzugsweise ca. einen Meter pro Sekunde, einschaltbar ist.

12. Fahrrad nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, die die Motorleistung des zuschaltbaren Elektromotors (15) in Relation zu der vom Fahrer über den Pedalantrieb (12) aufgebrachten Antriebsleistung regelt.

13. Fahrrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der prozentuale Anteil der über das Pedal (12) ausgeübten Leistung und der vom Motor (15) erbrachten Leistung an der Gesamtantriebsleistung mittels einer Einstellvorrichtung (62, 63, 64) elektronisch geregelt und voreinstellbar ist.

14. Fahrrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Regeleinrichtung ein elektrisches Zeitglied zur Glättung der mechanischen Lastspitzen des Pedalantriebes (12) aufweist.

15. Fahrrad nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet daß dem Pedalantrieb (14) eine Meßeinrichtung (Adapter) zugeordnet ist, der die jeweils vom Fahrer aufgebrachte Leistung im Antrieb abtastet und dieser Wert zur Steuerung der Antriebsleistung der Antriebsleistung des Elektromotors (15) dient und eine weitere, vom Fahrer einstellbare Einstellvorrichtung (62) vorhanden ist, die das prozentuale Verhältnis der Antriebsleistung durch den Elektromotor (15) zur Antriebsleistung durch den Pedalantrieb (12) steuert.

16. Fahrrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Fahrer über den Pedalantrieb (12) erbrachte Leistung über einen Potentiometer (60) und eine Impulssteuerung zur Regelung der Antriebsleistung des Elektromotors (15) übertragen und ein vom Fahrer verstellbarer zweiter Potentiometer (62) zur Steuerung des prozentualen Verhältnisses der Antriebsleistung durch Pedalkraft und/oder Elektromotor vorhanden ist.

17. Fahrrad nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung (Adapter) aus einem mit einer Feder (57) versehenen Kettenspanner (51, 52) besteht, dessen Drehachse (53) zugleich die Drehachse des Potentiometers (60) ist.

18. Fahrrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (57) des Kettenspanners (51, 52) in ihrer auf den Kettenspanner wirksamen Kraft auf die spezifische Leistung oder das Leistungsvorhaben des jeweiligen Fahrers einstellbar und als Wickelfeder ausgebildet ist, wobei das äußere Ende an einem Hebel (52) des Kettenspanners anliegt und das innere Ende in einen Schlitz einer die Federspannung einstellenden Verstellschraube (59) eingreift.

19. Fahrrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung aus einem dem Pedalantrieb zugeordneten verformbaren Element (68) beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff, besteht, das durch die auf den Pedalantrieb ausgeübten Kraft verformbar ist und eine die Verformung feststellende Meßeinrichtung (76, 96) vorhanden ist, deren Wert in Verbindung mit einer zugeordneten Steuerung zur Beeinflussung der Leistung des elektrischen Antriebmotors dient.

20. Fahrrad nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß das Tretlager aus einem äußeren Tretlagerrohr (65) und einem im radialen Abstand befindlichen koaxialen inneren Tretlagerrohr (66) besteht, wobei in dem Raum zwischen dem äußeren Tretlagerrohr und dem inneren Tretlagerrohr ein Ring (68) aus verformbarem Werkstoff, z.B. Gummi oder Kunststoff, vorhanden ist, und ein im Außenrohr (65) angeordneter, an der Außenmantelfläche des inneren Tretlagerrohres (66) anliegender piezoelektrischer Druckaufnehmer (76) vorhanden ist.

21. Meßeinrichtung zur Messung eines 'Drehmomentes oder dergleichen Antriebskraft, insbesondere der Pedalkraft oder vom Kettenblatt ausgehenden Antriebskraft für ein Fahrrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß an dem sich drehenden Bauteil ein verformbares Element (51, 52) insbesondere aus Gummi oder dergleichen Werkstoff vorhanden ist, das abhängig von der Größe des Drehmomentes oder dergleichen Kraft unterschiedlich verformbar ist und mit dem verformbaren Element ein erster Permanent-Magnetkörper (61) verbunden ist, dem ein an dem nichtdrehbaren Bauteil (45) angebrachter, in Abstand befindlicher zweiter Permanent-Magnetkörper (62) zugeordnet ist und der durch die Verformung des verformbaren Elementes (51, 52) mit dem daran befindlichen ersten Permanent-Magnetkörper (61) veränderliche Abstand zwischen beiden Permanent-Magnetkörpern (61, 62) durch einen Meßaufnehmer (63) für elektromagnetische Feldgrößen, insbesondere in Gestalt eines Magnetometers, gemessen wird.

22. Fahrrad nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung aus einem verformbaren Element (84) insbesondere aus Gummi oder Kunststoff besteht, das in dem Kettenblattkranz (14) des Pedalantriebes angeordnet ist und mit einer Permanent-Magnetscheibe (94) versehen ist, der eine am Tretlagerrohr (78) befestigte, im Abstand gegenüberliegende zweite Permanent-Magnetscheibe (95) zugeordnet ist und weiterhin zur Feststellung des veränderlichen Abstandes zwischen den beiden Magnetscheiben ein Meßaufnehmer (96), insbesondere für elektromagnetische Feldstärken, besonders vorteilhaft in Gestalt eines Magnetometers, vorhanden ist.

23. Fahrrad mit Meßeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß das verformbare Element ringförmig oder als Ring ausgebildet zwischen den Speichen (81, 82, 83) des Kettenblattkranzes vorhanden ist und diese verbindet.

24. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Raum zwischen unterem Rahmenrohr (99) und oberem Rahmenrohr (99a) mit einer Verkleidung (99b) versehen ist und in dieser Verkleidung die Batterien für den Antrieb des Elektromotors (15) angeordnet sind.

25. Fahrrad, insbesondere nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß an der Traverse (100) zur Verbindung der beiden Hintergabelrohre eine Halterung (102, 103) angeschweißt ist und an dem Sitzrohr (106) ebenfalls eine Halterung angeschweißt ist und zwischen beiden Halterungen sowie an diesen befestigt ein leicht auswechselbarer Gummiblock (110) vorhanden ist.

26. Fahrrad, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Federung des Vorderrades bzw. der Vorderradgabel im Lenkkopfrohr (201) angeordnet ist.

27. Fahrrad nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß im Lenkkopfrohr (201) ein Führungsrohr (204) angeordnet ist, das im oberen Bereich und im unteren Bereich an zwei gegenüberliegenden Seiten in Gestalt von nach außen gerichteten Ausprägungen Nuten zur Aufnahme von Kugeln (207) hat und in dem Führungsrohr (204) ein Gabelrohr (211) angeordnet ist, das in gleicher Weise wie das Führungsrohr im oberen Bereich und im unteren Bereich den dortigen Nuten zur Aufnahme der Kugel gegenüberliegende, in Gestalt von nach innen gerichteten Ausprägungen versehene Nuten zur Aufnahme der vorerwähnten Kugeln aufweist und im Inneren des Gabelrohres ein Federelement (214) angeordnet ist, das sich an einer oberen Anschlagfläche (215) im Führungsrohr (204) und einer Anschlagfläche im Gabelkopf (216) abstützt.

28. Fahrrad, insbesondere nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet , daß am Umfang der Felge (300) des Rades, insbesondere Vorderrades, in gleichmäßigem Abstand Magnete (301) angeordnet sind und an der den Magneten gegenüberliegenden Seite der Gabel (302) des Rades eine Spule (303) oder mehrere Spulen angeordnet sind.

Zeichnung